Wenn beim LM317 (und dergleichen) eine justierbare Ausgangsspannung
gewünscht wird, führt man ja in der Regel den Widerstand zwischen
Adj-Anschluss und Systemmasse (hier R2) variabel aus, also als
Potentiometer oder R-Trimmer.
Nun ist es aber so, dass Potentiometer/Trimmer „kratzen“ können, also
die Widerstandswerte unerwünscht sprunghaft/zufällig verändern, wenn sie
gealtert oder Verschleißerscheinungen ausgesetzt sind. Ich stelle mir
das so vor, dass sich „Dreck“/Oxidschichten auf der Widerstandsbahn
ablagern und den Übergangswiderstand zwischen Bahn und Schleifer
erhöhen. Ist das so korrekt, oder treten noch andere Effekte auf?
In dem geschilderten Fall, also Erhöhung des R zwischen Schleifer und
Bahn, würde Poti-„Kratzen“ in der linken Schaltung zum Absinken, in der
rechten dagegen zum Anstieg der Ausgangsspannung führen. Da viele
Schaltungen (Digitaltechnik z.B.) ja eher mit vorübergehend weniger
Spannung als zu viel Spannung klarkommen, bedeutet das, dass die linke
Schaltung (R1 variabel) in dieser Hinsicht einen Vorteil hat?
Natürlich muss auch beachtet werden, dass sich in der linken Schaltung
der Strom durch den Spannungsteiler in Abhängigkeit der Poti-Stellung
ändert. Das heißt, die Summe aus R11 und R12 sollte nicht größer als ca.
240 Ohm sein, um den Mindest-Laststrom sicherzustellen.
Ich bin gespannt auf Meinungen und Denkanstöße.
Johannes F. schrieb:> Ich stelle mir> das so vor, dass sich „Dreck“/Oxidschichten auf der Widerstandsbahn> ablagern und den Übergangswiderstand zwischen Bahn und Schleifer> erhöhen. Ist das so korrekt, oder treten noch andere Effekte auf?
Du siehst das völlig richtig, der Schleifer kann sogar durch ein
Staubkorn komplett abheben.
Ein kratzendes Poti in Bild 1, könntest du mit einem passend
dimensionieren Elko abpuffern, so das bei Aussetzern im ms Bereich die
Spannung nicht hochläuft.
Nimm die rechte Schaltung, auch wenn der Poti kratzen kann. Neue Potis
kratzen nicht, bestenfalls nach vielen Jahren unter stressigen
Klimabedingungen. Und selbst wenn, wenn man die Widersstäne gescheit
dimensioniert, wird dabei nicht die Maximalspannung am Ausgang
überschritten.
Deine Überlegung zu dem Fehlerfall ist schon richtig.
Die Gleichung für die Ausgangsspannung lautet:
VO = VREF (1 + R2 / R1)
(Den Fehlerstrom durch I_ADJ habe ich mal weggelassen) Da siehst du aber
schnell, dass die Ausgangsspannung proportional zu R2 ist, d.h. ein Poti
an R2 gibt dir einen schönen linearen Verlauf der Spannung zur
Potistellung. Den R21 kannst du dir übrigens sparen, denn nur dann
kommst du auf die 1.25V minimale Ausgangsspannung herunter.
Bei einem Poti an Stelle von R1 ist der Verlauf eine Hyperbel. Anfangs
sehr starke Abhängigkeit vom Drehwinkel, zu höheren Spannungen hin tut
sich nicht mehr viel.
Dann wirst du, um < 240Ω zu bleiben, hier recht niederohmig werden
müssen für die höheren Spannungen. Das heißt auch: es fließt bei großen
Spannungen relativ viel Strom durch das Poti. Und auf die genannte
Minimalspannung kommst du auch nicht.
Ich würde die auch im Datenblatt vorgeschlagene Variante 2 nehmen und
mir halt ein qualitativ hochwertiges Poti besorgen.
Johannes F. schrieb:> dass die linke Schaltung (R1 variabel) in dieser Hinsicht einen Vorteil> hat?
na ja, bei LM317-adj-R2.png hängt die Ausgangsspannung linear mit der
Potisztellung zusammen, bei LM317-adj-R1.png ist das hoch unlinear.
Die üblichen Kondensatoren puffern die Spannungsspitzen, vor allem ein
Kondensator von ADJ nach GND.
Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben und wird nicht
verstellt. Also bleibt Version 2, Poti im Fußpunkt.
Johannes F. schrieb:> Nun ist es aber so, dass Potentiometer/Trimmer „kratzen“ können
Du kennst die Parallelschaltung von Widerständen?
Definiere Deinen Verstellbereich, setze einen Festwiderstand in den
Fußpunkt und dazu das Poti parallel, mit einem weiteren R in Reihe. Dann
ist bei unterbrochenem Poti zumindest die Obergrenze eindeutig.
Manfred schrieb:> Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben
Musst auch sagen warum.
Der Grund ergibt sich aus dem im Datenblatt angegebenen Mindeststrom
gegen GND.
H. H. schrieb:> Johannes F. schrieb:>> Ich stelle mir>> das so vor, dass sich „Dreck“/Oxidschichten auf der Widerstandsbahn>> ablagern und den Übergangswiderstand zwischen Bahn und Schleifer>> erhöhen. Ist das so korrekt, oder treten noch andere Effekte auf?>> Du siehst das völlig richtig, der Schleifer kann sogar durch ein> Staubkorn komplett abheben.
Danke für die Bestätigung.
Gerald B. schrieb:> Ein kratzendes Poti in Bild 1, könntest du mit einem passend> dimensionieren Elko abpuffern, so das bei Aussetzern im ms Bereich die> Spannung nicht hochläuft.
Das rechte Bild meinst du? Beim linken Bild würde die Ausgangsspannung
ja einbrechen, wenn ich das richtig sehe. OK, Kondensatoren habe ich
hier in den Skizzen weggelassen – die würden beim „Kratzen“ des Potis
helfen, nicht aber wenn der Schleifer durch Dreck o.ä. komplett
„abhebt“, wie H. H. oben schrieb.
HildeK schrieb:> Den R21 kannst du dir übrigens sparen, denn nur dann> kommst du auf die 1.25V minimale Ausgangsspannung herunter.
Den habe ich „eingebaut“, um ein „Fenster“ für den Einstellbereich
definieren zu können, sodass dieser oberhalb der 1,25 V beginnen kann.
Oft möchte man ja eine in gewissen Grenzen einstellbare oder
„abgleichbare“ Spannung haben, z. B. 11..15 V oder 4,5..5,5 V.
HildeK schrieb:> Bei einem Poti an Stelle von R1 ist der Verlauf eine Hyperbel. Anfangs> sehr starke Abhängigkeit vom Drehwinkel, zu höheren Spannungen hin tut> sich nicht mehr viel.> Dann wirst du, um < 240Ω zu bleiben, hier recht niederohmig werden> müssen für die höheren Spannungen. Das heißt auch: es fließt bei großen> Spannungen relativ viel Strom durch das Poti. Und auf die genannte> Minimalspannung kommst du auch nicht.
Ja das stimmt, daran hatte ich noch gar nicht gedacht.
Allerdings bezog ich mich auch eher auf kleinere Einstellbereiche, um
z.B. eine feste Spannung genau einstellen zu können (wie etwa
4,5..5,5 V). In diesem Fall kann man ja mit der Nichtlinearität
vermutlich noch leben.
Manfred schrieb:> Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben und wird nicht> verstellt.
Naja, soweit ich weiß, wurden die 240 Ohm in den Datenblättern nur
gewählt, weil da eben gerade der Mindest-Laststrom von 1,25 V / 240 Ohm
= etwas über 5 mA fließt. Nimmt man bspw. 220 Ohm (E12), dürfte das auch
nicht schaden, oder?
Manfred schrieb:> Definiere Deinen Verstellbereich, setze einen Festwiderstand in den> Fußpunkt und dazu das Poti parallel, mit einem weiteren R in Reihe. Dann> ist bei unterbrochenem Poti zumindest die Obergrenze eindeutig.
Daran hatte ich auch schon gedacht. Allerdings wäre dann die
Abhängigkeit vom Poti wieder nichtlinear. Wobei das bei engen
Verstellbereichen wohl auch nicht sehr stört.
Armin X. schrieb:> Manfred schrieb:>> Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben>> Musst auch sagen warum.> Der Grund ergibt sich aus dem im Datenblatt angegebenen Mindeststrom> gegen GND.
Die sind nicht gottgegeben, nach unten ist bis zum Maximalstrom alles
zulässig - nur eben nicht sinnvoll.
Der TO weiß das, wie er im Eingangspost schon bemerkte.
Armin X. schrieb:> Manfred schrieb:>> Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben> Musst auch sagen warum.> Der Grund ergibt sich aus dem im Datenblatt angegebenen Mindeststrom> gegen GND.HildeK schrieb:> Die sind nicht gottgegeben, nach unten ist bis zum Maximalstrom alles> zulässig - nur eben nicht sinnvoll.
Oh weh, da wählt man mal einen flapsigen Ausdruck und triggert damit
gleich die Erbsenzähler ;-)
Johannes F. schrieb:> Naja, soweit ich weiß, wurden die 240 Ohm in den Datenblättern nur> gewählt, weil da eben gerade der Mindest-Laststrom von 1,25 V / 240 Ohm> = etwas über 5 mA fließt. Nimmt man bspw. 220 Ohm (E12), dürfte das auch> nicht schaden, oder?
Natürlich schadet es nicht und die 10% Abweichung sind unbedeutend. Ich
würde ihn nicht nennenswert unterschreiten wollen, und mehr ist halt
unnötiger Verlust.
> Manfred schrieb:>> Definiere Deinen Verstellbereich, setze einen Festwiderstand in den>> Fußpunkt und dazu das Poti parallel, mit einem weiteren R in Reihe. Dann>> ist bei unterbrochenem Poti zumindest die Obergrenze eindeutig.>> Daran hatte ich auch schon gedacht. Allerdings wäre dann die> Abhängigkeit vom Poti wieder nichtlinear. Wobei das bei engen> Verstellbereichen wohl auch nicht sehr stört.
Ich habe schon mehr als einmal Potis per Parallelwiderstand in den
Nennbereich gebogen. Die Linearität verändert sich, aber in der Realität
muss das Verhältnis schon extrem sein, damit es wirklich auffällt.
Du kannst Dir ja mal eine Excel-Tabelle bauen und das grafisch
darstellen, das ist meist garnicht so wild wie befürchtet. Jede
Schaltung sollte einer theoretischen Betrachtung stand halten, aber eben
mit Augenmaß - der Spagat zwischen Theorie und Praxis.
Armin X. schrieb:> Manfred schrieb:>> Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben>> Musst auch sagen warum.> Der Grund ergibt sich aus dem im Datenblatt angegebenen Mindeststrom> gegen GND.
Dann lass uns mal in das vom Originalhersteller reingucken
https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/256603/NSC/LM317.html
Load regulation IO = 10 mA to 1500 mA
Aber 1.2V/240 Ohm macht 5mA, reicht also nicht, es müssten 120 Ohm sein.
Das wars also nicht. Auch Dinge, die man schon jahrzehnte wiederholt,
kann man falsch machen, weil man faulerweise nie selbst nachgeguckt,
sondern nur nachgeplappert hat.
Michael B. schrieb:> Load regulation IO = 10 mA to 1500 mA> Aber 1.2V/240 Ohm macht 5mA, reicht also nicht, es müssten 120 Ohm sein.
Im Datenblatt des LM317 von TI ist der „Minimum load current to maintain
regulation“ mit typ. 3,5 mA und max. 10 mA angegeben. Im ungünstigsten
Fall wären also wirklich max. 120 Ohm notwendig, wenn der Ausgang
lediglich durch den Spannungsteiler belastet wird. So ist z.B. im
Datenblatt des LM1086 von TI
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1086.pdf
auf Seite 1 ein Wert von 121 Ohm angegeben (welcher Normreihe auch immer
dieser entstammt).
Michael B. schrieb:> Das wars also nicht. Auch Dinge, die man schon jahrzehnte wiederholt,> kann man falsch machen, weil man faulerweise nie selbst nachgeguckt,> sondern nur nachgeplappert hat.
Ich denke, dass die Datenblattschreiber einfach vom typischen Wert
ausgegangen sind und den „worst case“ nicht berücksichtigt haben.
Manfred schrieb:> Der 240 Ohm zwischen Out und Adj gilt als Gottgegeben und wird nicht> verstellt. Also bleibt Version 2, Poti im Fußpunkt.
Kenne ich auch so.
Und warum sollen Potis kratzen?
Höchstens, wenn sie jahrelang nicht betätigt werden.
Johannes F. schrieb:> Im ungünstigsten> Fall wären also wirklich max. 120 Ohm notwendig, wenn der Ausgang> lediglich durch den Spannungsteiler belastet wird. So ist z.B. im> Datenblatt des LM1086 von TI> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1086.pdf> auf Seite 1 ein Wert von 121 Ohm angegeben (welcher Normreihe auch immer> dieser entstammt).
Man findet auch Datenblätter, wo 240Ω (E24, E192) und 120Ω (E12, E24,
E192) / 121Ω (E48 und feiner) in den Beispielschaltungen drin stehen. So
beim hier angefragten LM317. Man kann auch höher gehen, wenn der Regler
fest verbaut ist und so die Mindestlast durch die Verbraucher zustande
kommt.
Warum die da ihre eigenen worst case Angaben ignorieren, weiß ich nicht,
vielleicht werden nur mit 120Ω die garantierten Toleranzen erreicht.
Die Normreihen (https://de.wikipedia.org/wiki/E-Reihe) hatte ich
angemerkt; in der Industrie nimmt man normalerweise die Werte aus der
E96-Reihe, daher die 121Ω.
Johannes F. schrieb:> Allerdings bezog ich mich auch eher auf kleinere Einstellbereiche, um> z.B. eine feste Spannung genau einstellen zu können (wie etwa> 4,5..5,5 V). In diesem Fall kann man ja mit der Nichtlinearität> vermutlich noch leben.
In dem Fall kannst du auch bei R2 das Poti machen: Festwiderstand
rechnen für 5.5V und parallel dazu eine Reihenschaltung aus einem R und
einem Poti, der den R2 dann soweit verkleinern kann, dass du auf 4.5V
kommst. Das ist dann auch failsafe.
Dein Fehlerbild wird erst dann zum Problem, wenn du z.B. 3-12V
einstellen können willst, aber eben auch Schaltungen damit versorgst,
die nur 3.3V oder 5V vertragen.
Michael B. schrieb:> Load regulation IO = 10 mA to 1500 mA>> Aber 1.2V/240 Ohm macht 5mA, reicht also nicht, es müssten 120 Ohm sein.
Die 5 mA (240 Ohm) sind für dem LM117. Der wurde üblicherweise zusammen
in einem Datenblatt mit dem LM317 beschrieben. Natürlich waren die
Schaltungen in den Datenblättern für den besseren LM117 ausgelegt.
Der Rest sind dann fast 50 Jahre in denen Hersteller voneinander
abgeschrieben haben, in denen Beschriftungen von 117 auf 317 geändert
wurden, aber sich niemand die Mühe machte mal den Wert für den LM317
(120 Ohm) in die Applikationsschaltungen einzusetzen.
> Das wars also nicht. Auch Dinge, die man schon jahrzehnte wiederholt,> kann man falsch machen, weil man faulerweise nie selbst nachgeguckt,> sondern nur nachgeplappert hat.
Kommt drauf an wo man im Datenblatt nachsieht. Die ganzen
Applikationsschaltungen in Datenblättern enthalten üblicherweise 240
Ohm.
Die gute Nachricht, die Welt bricht bei 240 Ohm nicht zusammen, da die
meisten 317 auch mit 5 mA funktionieren. Offiziell liegt die
Fertigungstoleranz bei 3,5 mA - 10 mA. Die letzten Jahrzehnte haben
gezeigt praktisch mehr bei <= 5 mA als bei > 5 mA - 10 mA.
LM317-adj-R1.png
(7,3 KB)
LM317-adj-R2.png
(7,4 KB)
